CN1311470A

CN1311470A - 坐标输入装置

Info

Publication number: CN1311470A
Application number: CN01104443A
Authority: CN
Inventors: 重高宽; 松房秀人
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2001-09-05
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: US20010024194A1; US6535203B2; JP3877484B2; JP2001243010A; CN1183435C; TW502201B

Abstract

本发明为一种坐标输入装置,为了在通过手指等导电体和笔等非导电体的任何一种情况下进行操作,均不损害操作感的情况下,使体积减小,厚度减薄,在具有树脂层和保护膜的静电容量式检测部、具有树脂层的压敏式检测部、以及基板中,形成从保护膜的表面贯通至基板的内面的通孔,在这些通孔中填充导电材料,使X方向检测电极与基板导通,并使Y方向检测电极与基板导通。

Description

坐标输入装置

本发明涉及数据输入用插入型坐标输入装置，本发明特别是可通过手指等导电体与笔等非导电体的双方进行操作的坐标输入装置。

作为个人计算机等中所使用的指示装置，采用填充型坐标输入装置，特别是其大多设置于笔记本型计算机中。该类型坐标输入装置的操作面通过平面状的层形成，通过手指等操作上述层的表面，可输入使比如，显示于画面上的鼠标光标朝向所需方向移动的坐标数据。

已有的坐标输入装置的检测机构包括静电电容式和压敏式，在静电电容式中，通过测定静电电容的变化，在压敏式中，通过测定电压变化，可检测此时的坐标。另外，市场上还销售有下述坐标输入装置，该装置可仅仅采用压敏式，同时进行手指等导电体的操作及笔等非导电体的操作。

但是，如果通过手指的操作和笔的操作中的任何一种实现操作，在上述压敏式的坐标输入装置中，通过手指操作时的检测灵敏度较差，比如不能使鼠标光标移动到所需的地方，损害了操作感。

于是，人们还提出了下述坐标输入装置，其装配有静电电容式的输入机构和压敏式的输入机构这两者。但是，虽然该坐标输入装置中的通过手指操作时的操作感未受到损坏，但是，在将静电电容侧的基板和压敏侧的基板，与电路基板侧以导通方式连接的情况下，形成分别相对静电电容基板与压敏基板，朝向外方的伸出部，必须将该伸出部插入形成于电路基板上的插入口，这样该坐标输入装置的尺寸较大，另外难于使其厚度减薄。

本发明就是为了解决上述课题，其目的在于提供一种坐标输入装置，其通过手指等导电体，以及通过笔等非导电体，均不损害操作感，另外可使装置的尺寸减小，其厚度减薄。

本发明采用下述的方案，其包括静电电容式检测部，在该静电电容式检测部中，通过绝缘层，以相对的方式设置有X电极和Y电极，该静电电容式检测部在采用导电体进行操作时，使上述X电极与Y电极之间的静电电容变化而检测坐标；以及压敏式检测部，在该压敏式检测部中，以相对的方式设置有电阻器和与其相对的导电体，该压敏式检测部根据在以规定的压力操作时的上述电阻器与导电体之间的接触点的上述电阻器的电阻值来检测坐标，相对上述压敏式检测部，上述静电电容式检测部叠置于操作面一侧；上述静电电容式检测部在通过非导电体的操作时，具有可按压上述压敏式检测部的柔软性；上述压敏式检测部在较高电阻值的电阻器的周围，设置有较低电阻值的电阻器，在沿X方向相对的上述较低电阻值的电阻器之间，以及沿Y方向相对的上述较低电阻值的电阻器之间，交替地施加电压，通过上述导电体与上述较高电阻值的电阻器之间的接触，根据在上述较低电阻值的电阻器与上述导电体之间所检测的电压来检测坐标。

按照上述方式，如果在较高电阻值的电阻器的周围，设置较低电阻值的电阻器，将上述较低电阻值的电阻器用作沿X方向和Y方向相对的电极，则在较高电阻值的电阻器和导电体接触时，X方向的电阻变化和Y方向的电阻变化不相互干扰，并且可以较高的精度检测。

另外，最好，在上述压敏式检测部中的与静电电容式检测部相反的一侧，设置有基板，在该基板上，具有从一面侧向另一面侧贯通的通孔；上述通孔分别穿过上述静电电容式检测部与上述压敏式检测部，通过在上述通孔填充导电材料，上述静电电容式检测部中的X电极与Y电极分别通过上述通孔，与上述基板导通。

同样，最好，在上述压敏式检测部中的与上述静电电容式检测部相反的一侧，设置基板，在该基板上，具有从一面侧朝向另一面侧贯通的通孔；上述通孔分别穿过上述静电电容式检测部与上述压敏式检测部，通过在上述通孔填充导电材料，上述压敏式检测部中的上述较低电阻值的电阻器与上述导电体通过上述通孔，与上述基板导通。

在这种情况下，在上述基板的内侧，设置有使上述压敏式检测部及/或静电电容式检测部运作的电路元件，通过设置于上述基板的内面的电路图形，将上述通孔与上述电路元件连接。

按照上述方式，不必相对静电电容式检测部和压敏式检测部中的任何一个，形成朝向外方的伸出部，将其与基板连接，从而可使装置的尺寸减小，另外可使其厚度减薄。再有，由于可进一步减少部件数量，可降低成本。

此外，最好在静电电容式检测部的表面侧，通过绝缘体，设置有面层。

比如，可在上述静电电容式检测部的表面侧，印刷由保护膜形成的绝缘体，通过粘接剂，将面层固定。

按照上述方式，本发明可通过手指，也可通过笔，在不损害操作感的情况下进行输入操作，可将鼠标光标移动到，例如通过手指指示的部位，可通过笔进行正弦输入或绘图。此外，由于当将静电电容式检测部与压敏式检测部连接于基板上时，在不设置伸出部的情况下，可将它们与基板连接，故可使装置的体积减小，使其厚度减小。并且，因可减少部件数量，所以可低成本制造。

图1为表示在计算机中设置本发明的坐标输入装置时的状态的斜视图；

图2为表示本发明的坐标输入装置的分解斜视图；

图3为图2的线L1部分的局部放大的剖视图；

图4为表示压敏式检测部的一部分的剖视图；

图5为沿图4中的5-5线剖开时的剖视图；

图6为设置于本发明的坐标输入装置中的基板的内面图。

如图1所示，坐标输入装置10是在装配于笔记本型个人计算机20中而使用的，该坐标输入装置10装配在设置于键盘主体K中的靠近操作者这一侧的空间内。另外，该坐标输入装置10不必与计算机20形成一体，其也可为单独形成，通过PS/2界面或USB界面等实现连接的类型。

如图2所示，在上述坐标输入装置10中，叠置有静电电容式检测部1和压敏式检测部11，在该静电电容式检测部1的表面，设置有面层4，在最底层，设置有基板3。另外，上述基板3构成压敏式检测部11的一部分。

上述静电电容式检测部1按照下述方式构成，即X方向检测电极6与Y方向检测电极7以在它们之间夹持树脂层5的方式设置，在X方向检测电极6的表面上，设置保护膜8，在Y方向检测电极7的底面，设置具有绝缘性的树脂层9。

树脂层5是采用PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等树脂呈方型片状而形成的，其具有绝缘性，具有规定的介电常数。

另外，在树脂层5的边缘部的一边，沿X轴方向并排形成有从一面侧向另一面侧贯通的多个通孔5X，在另一条边，沿Y轴方向并排形成有从一面侧向另一面侧贯通的多个通孔5Y。此外，在树脂层5的4个角部，分别形成接地用的通孔5a，在靠近上述通孔5a的附近，还形成另一通孔5b。

X方向检测电极6通过印刷方式形成Ag系膏状物等材料，多个X电极6x平行地设置于树脂层5上。同样，Y方向检测电极7中的多个Y电极7y平行地设置于树脂层5上。

这些X方向检测电极6与Y方向检测电极7夹持上述树脂层5而相对设置，各X电极6x的一端按照位于上述通孔5X上的方式设置，各Y电极7y的一端按照位于上述通孔5Y的下面的方式设置。如图2所示，X电极6x与Y电极7y呈矩阵状设置。

还有，设置于X方向检测电极6的表面上的上述保护膜8按照覆盖X方向检测电极6的一个面的方式，通过印刷法形成。再有，此时，在保护膜8上，在与各X电极6x的一端相对的位置，分别形成贯通保护膜8的通孔8X，在与各Y电极7y的一端相对的位置，分别形成贯通保护膜8的通孔8Y。另外，在保护膜8上，在形成有树脂层5的通孔5a,5b的位置，分别形成通孔8a,8b。

在设置于Y方向检测电极7的内面的上述树脂层9通过具有绝缘性的PET等形成，其尺寸与树脂层5相同。此时，在树脂层9上，在与上述通孔5X相对的位置，形成通孔9X，在与上述通孔5Y相对的位置，形成通孔9Y。此外，在形成上述通孔5a,5b的位置，形成通孔9a,9b。

再有，在树脂层9的内面(底面)，在除了周缘部的一个面上，形成接地层12(虚线部分)。该接地层12由Ag系膏状物或Cu箔等，具有较低电阻值的电阻器形成。此外，接地层12避开通孔9b，向外延伸到通孔9a(1个部位)。由此，形成隔断来自静电电容式检测部1的内侧的影响的屏蔽。

上述压敏式检测部11形成于树脂层2与基板3之间的间隙中。

上述树脂层2是采用具有绝缘性的PET等树脂呈片状形成的，在其周缘部，在与上述通孔9X,9Y,9a,9b相对的位置，分别形成贯通树脂层2的通孔2X,2Y,2a,2b。

如图4所示，在树脂层2的内面，形成电阻层13。如图4，5所示，该电阻层13包括较高电阻值的电阻器13a与较低电阻值的电阻器13b，电阻器13a呈四边形状，形成于除了树脂层2的周缘部以外的一个面上，并且在电阻器13a的周缘部上，叠置有电阻器13b。最好，此时的电阻器13a与电阻器13b的电阻值作为面积电阻值而这样设定，其中电阻器13a的电阻值约为100kΩ/□，而电阻器13b的电阻值约为40Ω/□，但是不限于此情况。如果电阻器13a与电阻器13b的电阻比过小，则在通电时，在从0～5V的范围内，不能够获得具有一定斜率的线性的检测值。

电阻器13b沿1条连续的线形成，并且在4个角部，以伸出的方式形成上述电阻器13b，直至延伸至上述通孔2b处。另外，在电阻器13a与电阻器13b的表面，具有绝缘性的多个半球状的间隔件14按照等间距，朝向X轴方向和Y轴方向突出。

此外，树脂层2的周缘部由保护膜16覆盖。如图3所示，在保护膜16上，在与通孔2X相对的位置，形成通孔16X(通孔2Y,2a,2b也相同)。此时的，按照保护膜16的表面与间隔件14的高度是相同的方式，设定保护膜16的厚度与间隔件14的直径。由此，在任何情况下，电阻层13与导电图形(导电体)15之间的间距均保持一定。

基板3由玻璃环氧树脂等形成，在与上述电阻层13相对的面上，形成铜或金等上述导电图形15。另外，在该基板3上，在与上述通孔2X,2Y,2a,2b相对的位置，分别形成通孔3X,3Y,3a,3b。如图3所示，在这些通孔3X,3Y,3a,3b中，如图3所示，从基板3的外面到内面，形成由铜箔等形成的电极24。

另外，虽然在图中未示出，但是在导电图形15上，设置有与基板3的内侧导通的导通部。

如图6所示，比如，在基板3的内侧，实际设置有构成控制部和检测部21、电源电路22、存储部23等电子电路元件，在基板3上，设置有电极24，该电极24用于使控制部和检测部21与上述通孔3X,3Y导通。上述控制部和检测部21将所输入的操作信号转换为规定的格式等。另外，电源电路22与通孔3b导通，对各通孔3b，施加规定电压，通过存储部23而输入的信号传送给计算机主体。

面层4由PET等树脂片形成，其采用粘接剂，固定于上述保护膜8的表面上。此外，还可对面层4的表面，进行形成皱褶面的涂敷处理。

通过按照上述方式成形，如图2中的线L1所示，静电电容式检测部1中的各X电极6X与通孔8X,5X,9X,2X,16X,3X保持连续。如图3所示，从保护膜8一侧或从基板3一侧，在由这些通孔8X,5X,9X,2X,16X,3X形成的通孔H中，填充作为导电材料17的Ag系膏状物，由此，使上述X电极6x与形成于基板3上的电极24导通。在图3中，导电材料17不与Y电极7y、接地层12、电阻层13中的任何一个导通。

另外，如图2的线L2所示，Y电极7y与通孔8Y,5Y,9Y,3Y保持连续。通过将导电材料17填充于由这些通孔8Y,5Y,9Y,3Y形成的通孔中，便仅仅使Y电极7y与基板3导通。

如图2中的线L3所示，通孔8a,5a,9a,2a,3 a以保持连续的方式形成，通过在由这些通孔8a,5a,9a,2a,3a形成的通孔中填充导电材料17，接地层12处于接地电位，将静电电容式检测部1屏蔽。

还有，如线L4所示，通孔8b,5b,9b,2b,3b以保持连续的方式形成，通过在由这些通孔8b,5b,9b,2b,3 b形成的通孔中填充导电材料17，则仅仅使上述电阻器13b与基板3导通。另外，虽然在图中未示出，但是，在上面描述中，形成于保护膜16中的通孔也作为通孔的一部分形成。

在按照上述方式，将导电材料17填充于各通孔后，在面层4与保护膜8之间，设置粘接层等，将面层4固定于外面。

形成于上述坐标输入装置10中的静电电容式检测部1按照下述柔度形成，该柔度指在通过笔等非导电体对面层4的表面进行操作时，压敏式检测部11中的树脂层2发生翘曲程度的柔度。

下面对上述坐标输入装置10的运作进行描述。

在该坐标输入装置10中，如果操作人员通过手指等导电体进行操作，则通过静电电容式检测部1进行检测，检测连续地进行，直至不获得检测值。另外，如果操作人员通过笔等非导电体进行操作，则通过压敏式检测部11进行检测，检测连续地进行，直至不输出检测值。或者，也可在与导电体与非导电体的操作无关的情况下，交替地检测静电电容式检测部1与压敏式检测部11。

当通过手指对上述坐标输入装置10进行操作时，就通过上述树脂层5形成的X方向检测电极6与Y方向检测电极7来说，从X方向检测电极6到Y方向检测电极7的电力线的一部分被操作人员的手指吸收，由此，产生吸收于Y方向检测电极7中的电力线减小，静电电容发生变化的现象，根据对应于该电容变化而改变的电流输出值，可检测按压手指的坐标位置。该检测运作通过电子电路元件实现，该电子电路元件形成实际设置于图6所示的基板3的内面的控制部和检测部21。

此外，对通过笔对上述坐标输入装置10进行操作时，静电电容式检测部1发生翘曲，使其下面的压敏式检测部11运作。如果参照图5进行描述，通过图6所示的电源电路22，使电阻器13b的A点与B点为0V(伏特)，并且使C点与D点为5V，由此，可使AB侧到CD侧的X方向的电位变化在0～5V的范围内，基本上按照线性变化。接着，使B点和C点为0V，并且使A点和D点为5V，由此，使从BC侧到AD侧的Y方向的电位变化在0～5V的范围内，基本上按照线性变化。按照上述方式，便施加下述电压，该电压是按照X轴方向的电位与Y轴方向的电位交替变化的方式，进行时间分割的。

比如，在通过笔按压图5的P点的情况下，在P点，较高电阻值的电阻器13a与导电图形15接触。由此，根据与A-B之间的电阻器13b与P点之间的距离相对应的电阻值来检测A-B之间的较低电阻值的电阻器13b与和上述P点接触的导电图形15之间的电压Vx。同样，对应于B-C之间的电阻器13b与P点之间的距离，获得电阻器13b与导电图形15之间的电压Vy。通过设置于基板3上的控制部和检测部21，检测上述电压Vx与Vy，确认P点的坐标。

如图5所示，由于压敏式检测部11中的电阻层13为在较高电阻值的电阻器13a的周围，形成较低电阻的电阻器13b的结构，故在对该电阻器13a，交替地施加沿X方向和Y方向的电压时，沿X方向与Y方向的电压泄漏很少，此外还可减小C-D之间与A-D之间的电位的变化。

还有，虽然在图中未示出，但是在于树脂层5的边缘部，不与X方向检测电极6一侧的X电极6x接触的位置，或不与Y方向检测电极7一侧的Y电极7y接触的位置，还可设置用于消除静电的接地用图形。此时的接地用图形可通过上述通孔8a,5a,9a,2a,3a，伸到向坐标输入装置10的外部。

Claims

1．一种坐标输入装置，其包括静电电容式检测部，在该静电电容式检测部中，通过绝缘层，以相对的方式设置有X电极和Y电极，该静电电容式检测部在采用指示体进行操作时，使上述X电极与Y电极之间的静电电容变化并检测坐标；以及压敏式检测部，在该压敏式检测部中，以相对的方式设置有电阻器和与其相对的导电体，该压敏式检测部根据在以规定的压力操作时的上述电阻器与导电体之间的接触点的上述电阻器的电阻值检测坐标，相对上述压敏式检测部，上述静电电容式检测部叠置于操作面一侧，其特征在于：

上述静电电容式检测部具有可按压上述压敏式检测部的柔软性；

上述压敏式检测部在较高电阻值的电阻器的周围，设置有较低电阻值的电阻器，在沿X方向相对的上述较低电阻值的电阻器之间，以及沿Y方向相对的上述较低电阻值的电阻器之间，交替地施加电压，通过上述导电体与上述较高电阻值的电阻器之间的接触，根据在上述较低电阻值的电阻器与上述导电体之间所检测的电压，检测坐标。

2．根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：

在上述压敏式检测部中的与静电电容式检测部相反的一侧，设置有基板，在该基板上，具有从一面侧朝向另一面侧贯通的通孔；

上述通孔分别穿过上述静电电容式检测部与上述压敏式检测部，通过在上述通孔中填充导电材料，上述静电电容式检测部中的X电极与Y电极分别通过上述通孔，与上述基板导通。

3．根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：

在上述压敏式检测部中的与上述静电电容式检测部相反的一侧，设置基板，在该基板上，具有从一面侧向另一面侧贯通的通孔；

上述通孔分别穿过上述静电电容式检测部与上述压敏式检测部，通过在上述通孔中填充导电材料，上述压敏式检测部中的上述较低电阻值的电阻器与上述导电体通过上述通孔，与上述基板导通。

4．根据权利要求2所述的坐标输入装置，其特征在于：在上述基板的内侧，设置有使上述静电电容式检测部运作的电路元件，通过设置于上述基板的内面的电路图形，将上述通孔与上述电路元件连接。

5．根据权利要求3所述的坐标输入装置，其特征在于：在上述基板的内侧，设置有使上述静电电容式检测部运作的电路元件，通过设置于上述基板的内面的电路图形，将上述通孔与上述电路元件连接。

6．根据权利要求1所述的坐标输入装置，其特征在于：在静电电容式检测部的操作面侧，通过绝缘体，设置有面层。